Abstract

En la presente tesis doctoral se propone desarrollar, construir y validar experimentalmente un nuevo Concepto de Puente de Vigas Hinchables Ligero, Modular y Portátil (PVH-LMP) para el transporte en superficie de vehículos, que utiliza como elemento básico estructural para aguantar las cargas vigas hinchadas con aire a baja presión fabricadas con tejidos compuestos de altas prestaciones.

A pesar de las características prometedoras del concepto, este tipo de vigas todavía no han llegado al mercado, y están limitadas a usos académicos y en grupos de investigación lejos del sector industrial productivo. Prototipos a escala de PVH-LMP, utilizando gran variedad de tejidos comerciales, han sido construidos por Buildair en los últimos años y usados para demostrar la viabilidad del concepto de dichas vigas.

Con el fin de alcanzar estos objetivos, el trabajo desarrollado en esta tesis se ha llevado a cabo en diversas fases:

En la primera fase (capítulo 2) se analiza el estado del arte en lo referente a estructuras hinchables, así como las alternativas utilizadas actualmente como puentes portátiles de despliegue rápido, comparadas con la propuesta actual.

En una segunda fase (capítulo 3) se estudia en profundidad el concepto estructural Tensairity a través de las referencias previas para poder adaptarlo al diseño del PVH-LMP. Asimismo se han estudiado las posibles normativas aplicables para esta tipología de estructuras.

A partir de las conclusiones obtenidas en las dos primeras fases, en la tercera fase (capítulo 4) se lleva a cabo un estudio y selección de alternativas de diseño, así como un cuidado estudio de los materiales, teniendo en cuenta todos los requisitos que se deben cumplir.

Con los requisitos claros, la cuarta fase (capítulo 5) se realizan algunos ensayos previos mediante pequeños prototipos a escala para validar experimentalmente los conceptos adquiridos en las fases anteriores, así como el software de cálculo a utilizar. Posteriormente se elabora un prediseño y cálculo de la estructura antes de obtener el diseño constructivo final con sus planos y demás elementos constructivos asociados. Como colofón del proceso se fabrica y valida experimentalmente un prototipo a escala real de una viga de PVH-LMP de 14 metros de longitud capaz de resistir el paso de vehículos de hasta 30 toneladas de peso. Tras los ensayos de esta primera viga, gracias al conocimiento adquirido se ha procedido a la elaboración de un rediseño y fabricación de un segundo prototipo de viga de PVH-LMP, la cual ha sido también testeada. Por último se han estudiado aspectos de operatividad transportando y montando el prototipo de PVH-LMP en un evento real de demostración.

La quinta fase de esta tesis (capítulo 6) ha sido dedicada a analizar las perspectivas industriales de este tipo particular de puentes a través de un pequeño estudio de mercado, análisis coste-beneficio y estudio de viabilidad económica en comparación con las principales soluciones alternativas actuales.

En una última fase (capítulo 8) se ha revisado todo el trabajo hecho identificando los aspectos a mejorar con el fin de adaptar el prototipo de PVH-LMP para su futura comercialización y uso en situaciones prácticas reales.